离心泵并联运行：为什么流量不会翻倍

设想一个常见场景：产线需要更多水量，于是在原有水泵旁边加装一台同型号的泵，两台接到同一根出口总管上。大家的预期很简单：两台泵，流量翻倍。但在下面的算例中，加上第二台泵后，总流量只增加约 26.5%。这并不一定说明泵有问题，而是泵与管路相互作用的结果。

先说结论：在同一个管路系统中，两台相同的离心泵并联，流量不一定是单台的两倍。并联运行，就是把几台泵接到同一根出口总管上，共同分担所需流量。实际流量由并联合成曲线与管路特性曲线的交点决定。如果管路所需扬程随流量升高，每台泵就会沿着自己的曲线向高扬程方向退回去，单台流量比单独运行时更小，总流量的增幅也就受到限制。

本文依次讲：为什么要并联、一个带数字的算例，以及四个检查点（公共总管、泵型不匹配、停一台后的 NPSH、止回阀）。最后附检查清单、向供应商或日方提问的清单，以及本文方法的局限。如果你手头是日方的泵资料，下面的术语表可以帮助对照阅读。

日方泵资料中会遇到的术语

日方的泵样本、性能曲线和 P&ID（管道及仪表流程图）里，与本文主题相关的说法大致如下。日文汉字词与中文常见说法并不总是一一对应，请留意最后一列的说明。

日语	日语读音	中文常用说法
並列運転	heiretsu unten	并联运行
直列運転	chokuretsu unten	串联运行
全揚程	zen-yotei	扬程（日方称"全扬程"，即总扬程 H）
吐出量	toshutsu-ryo	流量（Q）。日方资料里的"吐出"指出口侧
抵抗曲線	teiko kyokusen	管路特性曲线（系统阻力曲线）
運転点	unten-ten	工作点（工况点）
締切運転	shimekiri unten	关死点运行（零流量运行、闭阀运行）
締切揚程	shimekiri yotei	关死扬程（零流量时的扬程）
逆止弁	gyakushi-ben	止回阀（也叫逆止阀、单向阀）
軸動力	jiku doryoku	轴功率
有効NPSH	yuko NPSH	有效汽蚀余量 NPSHa
必要NPSH	hitsuyo NPSH	必需汽蚀余量 NPSHr
水撃	suigeki	水锤
台数制御	daisu seigyo	台数控制（泵组联控，切换运行台数）

目录

1. 为什么要让离心泵并联运行？
2. 怎样求实际流量：合成曲线与管路特性曲线
3. 并联运行前要检查的四件事
4. 检查清单：并联加泵之前
5. 向泵供应商或日方工程团队提问的清单
6. 本文方法的局限
7. 常见问题
8. 参考资料

为什么要让离心泵并联运行？

一台泵满足不了所需流量，或者希望随用量变化切换运行台数时，就会考虑并联。每台泵都对着同一个扬程工作，在该扬程下各台送出的流量相加，就是总流量。并联不像串联那样把扬程叠加起来。

串联是在同一流量下把各台的扬程相加，并联是在同一扬程下把各台的流量相加。"扬程不够用串联，流量不够用并联"可以当作入门口诀，但无论哪种，最终的流量和扬程都由所接的管路系统决定。

用量小的时段开一台，用量大的时段开两台，往往比一台大泵长期节流运行更合适。不过各台泵的效率和控制方式同样有影响，不能仅凭"台数增加"就认定能节能。

设两台泵还有一个目的：故障时有备用。轮流运行（每次一台）与高峰时两台同时运行，对单台泵能力的要求不同。首先要想清楚：坏一台时是否仍要保证全量供应，还是允许流量下降后继续运行。

图1：各泵出口先经各自支管，再汇入公共总管

两台泵分担流量的示例。箭头为流向，每条支管各设一个止回阀。图可左右滑动查看。

阀门符号只表示防止倒流的位置，检修用的隔离阀、仪表、排污口等均已省略。

基本接法是：每台泵的出口各设一个止回阀，支管在这些阀的下游汇入公共总管。实际现场中，吸入管路的布置、液位变化、支管长度也会影响各台的分担。把两台泵并排装好，并不等于可以把它们的能力简单相加。

怎样求实际流量：合成曲线与管路特性曲线

两台相同的泵，在同一扬程下各自送出的流量相等。做合成曲线时，在每个扬程上把这个流量乘以 2，再把各点连起来。要求的是合成曲线与管路特性曲线的新交点，而不是把单台工作点的流量直接乘以 2。

下面用一个虚构的系统来演示计算。单台泵的曲线为 H = 40 − 0.005q²，管路所需扬程（管路特性曲线）为 H = 10 + 0.005Q²。H 的单位是 m，流量 q、Q 的单位是 m³/h。这是简化模型，忽略汇合点之前各支管的损失差异。

图2：同一条管路特性曲线上，单台为 54.77 m³/h，两台为 69.28 m³/h

上述虚构模型的曲线图。两台合成曲线沿流量方向展开，工作点沿同一条管路特性曲线移动。图可左右滑动查看。

图中数值是模型的交点。无法从这张图读出实际泵的允许流量、功率或 NPSH。

单台泵约为 54.77 m³/h。两台一起运行，总流量约 69.28 m³/h，只增加约 26.5%。每台泵承担其中一半，约 34.64 m³/h，比单独运行时还少。增幅小的原因是：流量增加后，管路所需的扬程也随之升高。

在这个例子中，工作扬程从单台的 25 m 升到两台的 34 m。做合成曲线时是"同一扬程下流量相加"，但这并不表示实际工作扬程保持不变。管路特性曲线越陡，增加一台泵所换来的流量就越少。

实际装置中，各泵出口法兰到公共总管之间还有损失，所以要在公共连接点上比较各台泵的性能。如果各支管的口径、长度或阀门不同，即使是同一型号的泵，也未必能均匀分担，求工作点时要把每条支路都算进去。

另外，日方资料中的性能试验与验收条件，常见对应 JIS B 8301 一类标准；国内对应的是 GB/T 3216（回转动力泵水力性能验收试验）。两者可视为近似对应，但试验等级、公差等具体条款是否一致，需与供应商确认。

并联运行前要检查的四件事

1. 汇合后的公共总管可能需要加粗

汇合点下游的公共总管要通过所有支管的合计流量，因此要核对它的口径。并联并不意味着总管一定要加粗，应根据目标流量、既有管路的余量，以及允许的压力损失和流速来判断。

举例来说，如果实际流量翻倍而总管内径不变，平均流速也翻倍。在损失系数可视为常数的条件下，水头损失与流速的平方成正比，即变为 4 倍。按更大流量设计时，要留意总管损失会急剧增大。

图3：流量翻倍之前，先核对总管的断面积

同样长度、同样条件、损失系数恒定的说明性对比。是否需要加粗，要结合允许的损失等因素来判断。

流量翻倍，内径不变流速 ×2 → 水头损失 ×4（损失系数恒定）

流量翻倍，流速不变所需断面积 ×2 → 内径比 √2 ≈ 1.414

示意断面只表示内径与流量的关系，未画出实际的流速分布。公称直径（DN）与实际内径并不相同。

要在流速不变的前提下输送两倍流量，断面积要加倍，内径约为原来的 1.414 倍。这不是说公称直径翻倍，要拿实际内径来比较。管径不能只靠这一个简单计算来定，还要考虑长度、粗糙度、管件、阀门和施工条件。

只要管径、阀门开度等条件不变，加泵并不会让管路特性曲线移动，工作点只是移到同一条管路特性曲线与两台合成曲线的交点上。只有阻力本身变了（例如更换管径或节流阀门），才需要重新画管路特性曲线。

技改项目中如果无法更换总管，应先算出加泵后实际能达到的流量，再与需求流量比较。如果多加一台泵流量几乎不增加，就要检查管路、阀门或设备的压力损失是不是真正的瓶颈，并把加泵以外的方案也一并比较。

2. 泵型不匹配，可能出现关死点运行

也有把性能不同的泵并联使用的设计。这时要确认：在公共总管压力下，每台泵都能送出正流量。曲线稳定、关死扬程接近的泵比较容易组合；关死扬程相差较大时，要在整个需求范围内核对各台的流量分担。

如果一台泵建立的总管压力，高于另一台泵在关死点所能产生的压力，较弱那台泵的止回阀就打不开。这台泵虽然在转，却送不出水。比较时不能只看关死扬程，还要看吸入压力差、支管损失以及止回阀的开启条件。

图4：止回阀挡住了倒流，但较弱一侧仍可能没有流量

简化剖面：较弱的泵所能建立的压力达不到总管压力，阀瓣保持关闭。实际的开启压差请查阀门规格书。图可左右滑动查看。

箭头表示压力的方向，并不是实际由右向左在流动。止回阀与最小流量保护的作用不同。

在关死点工况下，泵传给液体的一部分能量会变成热量，可能损坏机械密封和内部零件。电机在转而泵没有流量，这不是正常运行状态，不能当作常态放任不管。

风险不只在零流量。低于厂家规定的最小连续流量、落在曲线不稳定区间，同样要注意。即使是同一型号，转速、叶轮直径、磨损程度或控制设定不同，性能也会不同，所以不能只核对铭牌一致就算完事。

加泵时还要考虑：能否分别测量既有泵与新泵的流量和出口压力。只看总流量，可能漏掉其中一台几乎不出力的情况。最好同时检查每台泵的电机电流、振动和温度。

3. 停一台后的 NPSHa：取决于吸入管路

并不存在"改成单台运行 NPSHa 就一定下降"这样的一般规律。NPSHa（有效汽蚀余量）是装置侧的条件，取决于吸入罐（池）的压力、液位高度、液温对应的饱和蒸气压以及吸入管路的损失。选了台数少或较小的泵，本身并不会让这个值降低。

真正要注意的是：从两台切到一台之后，剩下那台泵的流量可能增大。上面的算例中，两台运行时每台为 34.64 m³/h，剩下一台单独运行时升到 54.77 m³/h。工作点变了，就要按新的流量重新核对吸入条件、NPSHr（必需汽蚀余量）和功率。

图5：停一台后，公共吸入管流量减小，而运行支管流量增大

采用前面算例的流量。公共吸入管和运行支管要各自按自己的流量算损失，再相加，重新评估吸入损失。图可左右滑动查看。

本图只是梳理流量的变化，并不是包含吸入损失的数值模拟。NPSHa 最终是升还是降，取决于各管段的损失、液位、液温等条件。

通向剩余那台泵的吸入支管，因为这台泵流量增加，损失可能增大。而公共吸入管原来要通过两台泵的合计流量，切换后总流量减小，它的损失会变小。所以支管和公共管要分开计算。

因此，切换后 NPSHa 是升是降，要看吸入管路的构成和工作点。同时还要核对低液位、高液温、过滤器堵塞叠加出现的情况，确认单台和多台运行时，NPSHa 都能满足厂家的 NPSHr 并留有规定的余量。

NPSHr 是泵本身所需要的汽蚀余量。样本上给出的如果是 NPSH3，对应的是汽蚀导致扬程下降 3% 的试验判据。NPSHa 高于这个值，并不保证完全不产生气泡，所需的余量和运行范围要按具体泵型的条件来定。其测定与表示方法，国内可对照 GB/T 3216，具体以厂家资料为准。

不要只把吸上高度压低就算解决问题，还要把液面到泵入口之间的损失和温度条件一起核对。

4. 每台泵的出口都要装止回阀

并联运行时，要在每台泵的出口、汇合点之前装止回阀，防止运行中的泵把水压回到停运的泵里。只在汇合之后装一个止回阀，挡不住支管之间的串流。要在管道图上确认流向，以及每个阀所处的位置能否把停运的支管隔开。

倒流可能造成停运的泵反转等异常状态。泵的能力不同或带调速时，还要核对公共总管压力和各泵的进出口压差。止回阀只负责防止倒流，不能自动解决较弱的泵出不了水或处于关死点运行的问题。

（倒流引起的反转，与电机接线相序错误造成的反转是两回事。后一种情况另见相关文章。）

止回阀关闭时流速的突变，也与水锤有关。停泵时听到很大的撞击声，不能简单当作"阀门起作用了"的证明，要核对阀门的关闭特性和输水管路的条件。管路很长或高差很大的系统，必要时应考虑做水锤过渡过程分析。

如果把调速与台数控制组合使用，还要核对启停时的压力条件、低需求时的最小流量，以及切换的频繁程度。

图6：不只核对高峰两台运行，也要核对单台、低需求和启停

需要把厂家性能曲线与管路条件结合起来确认的项目。表格可左右滑动查看。

运行状态	主要确认内容	容易忽略的地方
两台、需求最大	合成曲线与管路特性曲线的交点、总管损失、各台分担	认定总流量是单台的两倍
单台运行	剩余泵的流量、轴功率、NPSHr、支管损失	以为台数减少，每台的负担也会减轻
低需求	最小流量、关死点附近、不稳定区、启动频率	较弱的泵在转却不出水，没有被发现
启动与停止	防倒流、止回阀关闭、水锤、控制切换	以为只靠止回阀就能解决瞬态问题

操作顺序请以设备使用说明书和现场受控的操作规程为准。

检查清单：并联加泵之前

下面的清单可以直接用于方案评审或设备改造前的自查。

• 是否已把合成曲线画在管路特性曲线上，读出新的总流量，而不是把单台流量乘以 2？
• 是否知道全部泵运行时的工作扬程，每台泵在该点是否仍在允许的运行范围内？
• 是否按新的总流量算过公共总管的损失，并且用的是实际内径而不是公称直径？
• 如果泵不一样（型号、转速、叶轮直径、磨损程度），在整个需求范围内，每台泵在总管压力下都能送出正流量吗？
• 每台泵出口、汇合点之前是否都有止回阀？
• 停一台之后，剩余泵的流量是多少？在这个流量下，它的轴功率、电机额定值和 NPSHr 是否可以接受？
• 是否分别计算了公共吸入管和各支管的吸入损失，并包括低液位、高液温和过滤器堵塞的情况？
• 低需求运行时，流量是否高于厂家规定的最小连续流量？
• 启动、停止和跳泵时，水锤与止回阀关闭是否评审过？
• 是否能分别测量每台泵的流量、出口压力、电机电流、振动和温度？

向泵供应商或日方工程团队提问的清单

如果泵或系统设计来自日方，下面这些问题有助于拿到所需的数据，可以直接复制进邮件。

1. 请提供每台泵的 H-Q、功率、效率、NPSHr 曲线，并注明叶轮直径和转速。
2. 曲线上的 NPSHr 是否为 NPSH3（扬程下降 3%）？对本工况，推荐留多大的 NPSH 余量？
3. 每台泵的最小连续流量和允许运行范围是多少？
4. 请提供设计所用的管路特性曲线，以及单台和两台运行时预期的工作点。
5. 这些泵是否按并联运行设计？曲线是否稳定、关死扬程是否接近？
6. 每台泵出口指定的是哪种止回阀？其开启压差和关闭特性如何？
7. 启动、停止和跳泵时是否做过水锤（过渡过程）分析？如果做过，请提供结果。
8. 推荐的启停顺序和台数控制逻辑是什么，低需求时各台如何切换？

邮件范例："我们计划在现有总管上把两台泵并联运行。请提供两台泵的性能曲线（H-Q、功率、NPSH3）和设计用的管路特性曲线，并确认单台运行与两台运行时的工作点、轴功率和 NPSHr。"

本文方法的局限

• 算例是虚构的简化模型，忽略了各支管损失的差异，不代表任何实际的泵或系统。
• 流量增加多少，取决于管路特性曲线的形状。曲线越陡，加泵所增加的流量越有限。
• NPSH 余量、最小流量、允许运行范围随泵型而异，请使用厂家的数据，不要套用一般经验值。
• 启动停止的顺序、控制设定和水锤防护因现场而异。请遵守设备使用说明书和本单位受控的操作规程，本文不是作业指导书。
• 并联运行或台数控制能节多少电，取决于运行时间、泵效率、管路损失、控制方式和辅助设备，需要逐个项目比较。
• 日方标准与 GB 标准的对应只是近似对应，具体条款请向供应商确认。

常见问题

两台相同的泵并联，流量会翻倍吗？

不一定。在合成曲线上，同一扬程下的流量是单台的两倍，但实际工作点是这条曲线与管路特性曲线的交点。如果管路所需扬程随流量上升，总流量可能远低于单台的两倍。要分别计算每台泵的流量和总流量。

并联运行时扬程不变吗？

不一定。"同一扬程下流量相加"说的是合成曲线的作法，并不表示工作扬程保持不变。工作扬程由管路特性曲线决定：流量沿曲线增加，工作扬程也随之变化。在前面的虚构算例中，扬程从单台的 25 m 升到两台的 34 m。

不同规格的泵可以并联吗？

设计允许时可以，但要在整个需求范围内确认每台泵的正流量、稳定性和允许范围。如果总管压力超过较弱那台泵所能建立的压力，它的止回阀不会打开，流量为零。不要只凭型号名称就决定组合。

停掉一台后，剩下那台的负荷会减轻吗？

不一定。剩下那台的流量可能比两台运行时每台的流量更大。根据泵的功率特性，电机负荷也可能变化，所以要在单台工作点上核对轴功率和电机额定值，并按这个流量重新评估吸入支管损失和 NPSHr。

泵并联运行能节能吗？

如果能让运行台数或转速跟上用量的变化，有可能节能。全年实际能省多少，取决于运行时间、泵效率、管路损失、控制方式和辅助设备。多加一台泵，并不一定会降低用电量。

参考资料

• 合成曲线、各泵单独的止回阀、关死扬程不同与稳定性：KSB，"Parallel operation"（英文）
• 管路特性曲线，以及水头损失与流量平方成正比的假设：KSB，"System characteristic curve"（英文）
• NPSHa 与 NPSHr、基准面、NPSH3：KSB，"NPSH"（英文）；Hydraulic Institute，"The Basics of NPSH & Pump Operating Regions"（英文）
• 公共出口管与并联连接的基础：Grundfos，"Pumps in parallel"（英文）
• 备用与辅助运行、交替运行（产品示例）：Grundfos，"SCALA1 twin pump configuration"（英文）
• 稳定（连续下降）的 H-Q 曲线与各性能曲线随流量的变化：酉岛制作所 CAM/CAS 样本（日文）
• 启停瞬态、止回阀拍击与水锤分析：荏原制作所，水锤分析（日文）